Unsere Sonne hat Superflare-Potential – ein Rekord-Sonnenfleck von 1947 liefert den Hinweis

Auf der Sonne können gewaltige Mengen Energie über lange Zeit in Magnetfeldern gespeichert werden. Meist entladen sie sich in Flares, die Satelliten stören oder Funkverbindungen beeinträchtigen können. Doch es geht offenbar noch eine Nummer größer: Im April 1947 wuchs ein Sonnenfleck heran, dessen Durchmesser etwa 40-mal so groß war wie der der Erde. Nach neuen Berechnungen war die dazugehörige aktive Region groß genug, um unter extrem günstigen Bedingungen sogar einen Superflare hervorzubringen.

Forscher des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung und der University of Colorado haben dafür Daten starker Sonneneruptionen mit historischen Sonnenflecken verglichen. Ihre Analyse im Fachjournal Philosophical Transactions of the Royal Society A setzt eine Obergrenze dafür, welche Energien extrem große aktive Regionen freisetzen könnten. Einen tatsächlich beobachteten Superflare auf unserer Sonne gibt es bislang jedoch nicht.

Wie ein Superflare der Sonne entstehen könnte

Sonnenflecken gehören zu sogenannten aktiven Regionen. Dort ist das Magnetfeld besonders stark und oft komplex aufgebaut. Wenn sich Magnetfeldlinien neu ordnen und verbinden, wird in kurzer Zeit Energie frei. Ein Teil davon gelangt als elektromagnetische Strahlung ins All – das ist ein Flare.

Für ihre Analyse nutzten die Forscher Beobachtungen des NASA-Satelliten Solar Dynamics Observatory aus den Jahren 2010 bis 2016. Sie werteten mehr als 300 große Flares aus und verglichen dabei die Größe aktiver Regionen mit den sogenannten Flare-Ribbons. Diese hellen Bänder markieren jene Flächen, in denen während eines Ausbruchs besonders viel magnetischer Fluss umgesetzt wird.

Daraus ergibt sich eine einfache Kette:

Je größer und magnetisch komplexer eine aktive Region ist, desto größer kann ihr Energiereservoir sein.
Je mehr Fläche bei der magnetischen Neuverbindung beteiligt ist, desto stärker kann der Flare ausfallen.
Sehr große Regionen können deshalb theoretisch Energien erreichen, die in den Bereich von Superflares hineinreichen.

„Natürlich wussten wir, dass es im Beobachtungszeitraum zu keinem Superflare gekommen war“, sagt MPS-Wissenschaftlerin Natalie Krivova. Entscheidend war deshalb die statistische Beziehung zwischen Größe und möglicher Energiefreisetzung. „Die statistische Beziehung, die wir zwischen freigesetzter Energie und Größe der aktiven Region gefunden haben, dürfte sich zu stärkeren Ereignissen hin fortsetzen lassen.“

Der Sonnenfleck von 1947 lag weit außerhalb des Üblichen

Besonders aufschlussreich ist die Sonnenfleckengruppe vom April 1947. Sie erreichte rund 6100 Millionstel einer Sonnenhalbkugel und gilt bis heute als größte zuverlässig dokumentierte Gruppe seit Beginn systematischer Aufzeichnungen.

Überträgt man die modernen Messdaten auf eine aktive Region dieser Größenordnung, ergibt sich ein bemerkenswert hoher möglicher Energieumsatz. Unter besonders günstigen magnetischen Bedingungen könnte ein Flare in den unteren Bereich dessen reichen, was Astronomen bei sonnenähnlichen Sternen als Superflare einstufen.

Für 1947 selbst gibt es allerdings keine direkte Messung der gesamten Flare-Energie. Auch ein tatsächlicher Superflare wurde damals nicht dokumentiert. Die Berechnung beschreibt daher kein historisches Ereignis, sondern das mögliche obere Energiepotenzial einer Region dieser Größe.

© Mount Wilson Observatory Der riesige Sonnenfleck vom April 1947 war selbst für die Sonne außergewöhnlich. Neue Berechnungen deuten darauf hin, dass eine aktive Region dieser Größe theoretisch genug Energie für einen Superflare speichern könnte. © Mount Wilson Observatory

Moderne Ausbrüche liefern einen wichtigen Vergleich

Um die Hochrechnung zu prüfen, verglichen die Forscher ihre Ergebnisse mit besser dokumentierten Ereignissen. Dazu zählen der Bastille-Day-Flare aus dem Jahr 2000, die Halloween-Ausbrüche von 2003 und die aktive Region AR 12192 aus dem Oktober 2014.

Bei diesen Fällen lagen berechnete und beobachtete Flare-Energien in vergleichbaren Größenordnungen. Für die modernen Ereignisse von 2000 bis 2014 unterschieden sich die beiden verwendeten Berechnungswege meist um weniger als einen Faktor von zwei.

Gerade AR 12192 macht aber deutlich, warum Größe allein nicht reicht. Die Region war 2014 außergewöhnlich groß und produzierte mehrere starke X-Flares. Trotzdem blieben die Eruptionen vergleichsweise stark eingeschlossen. Darüberliegende Magnetfelder hielten einen großen Teil der gespeicherten Energie zurück.

Warum ein großer Sonnenfleck noch keinen Superflare garantiert

Neben der Fläche entscheidet die genaue magnetische Struktur darüber, wie heftig eine Eruption ausfällt. Starke überlagernde Magnetfelder können einen koronalen Massenauswurf bremsen oder verhindern. Andere Konfigurationen erleichtern einen explosiven Ausbruch.

Ein großer Sonnenfleck liefert viel gespeicherte magnetische Energie.
Die Feldstruktur entscheidet darüber, wie viel davon tatsächlich frei wird.
Flare, koronaler Massenauswurf und Teilchensturm treten nicht automatisch gemeinsam auf.

Beim Carrington-Ereignis von 1859 erreichte die zugehörige Sonnenfleckengruppe nach historischen Rekonstruktionen etwa 3100 bis 3500 Millionstel einer Sonnenhalbkugel. Der Sonnensturm verursachte damals Polarlichter bis in niedrige Breiten und Störungen in Telegrafenanlagen. Die neue Berechnung liefert für dieses Ereignis Energien, die gut zu unabhängigen historischen Abschätzungen passen.

Für die deutlich größere Region von 1947 liegt die mögliche Obergrenze höher. „Unsere Sonne hat Superflare-Potential“, sagt Krivova. „Sie kann gewaltige Sonnenflecken erzeugen, die im Prinzip Ausgangspunkt extremster Strahlungsausbrüche sein können.“

Die Hochrechnung beruht auf statistischen Beziehungen aus modernen Beobachtungen, die auf seltene Extremfälle übertragen werden. Ungenauigkeiten entstehen unter anderem bei historischen Größenangaben, bei der Stärke der Magnetfelder und bei der Umrechnung in die gesamte abgestrahlte Energie.

Die absoluten Energiewerte können deshalb um einen Faktor von etwa zwei bis drei schwanken. Offen bleibt auch, ob die Sonne in ihrer Vergangenheit tatsächlich schon einmal einen Superflare erzeugt hat.

Kurz zusammengefasst:

Der Rekord-Sonnenfleck von 1947 war groß genug, dass seine aktive Region unter extrem günstigen Bedingungen einen Superflare hätte hervorbringen können.
Wie viel Energie tatsächlich frei wird, hängt nicht nur von der Größe eines Sonnenflecks ab, sondern entscheidend von Aufbau und Stärke der Magnetfelder.
Einen Superflare auf unserer Sonne hat bisher niemand direkt beobachtet; die Studie beschreibt deshalb eine plausible Obergrenze, keinen historischen Nachweis.

Übrigens: Wenn starke Sonnenausbrüche Satelliten und Stromnetze gefährden können, stellt sich die Frage nach einem zusätzlichen Schutz für die Erde. Forscher entwerfen dafür einen „Airbag“ im All, der Sonnenstürme mit einer künstlichen Plasmawolke abschwächen soll – mehr dazu in unserem Artikel.